Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/333296
Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: A method to reduce the computational cost of CFD simulations of vertical slug flows : Um método para reduzir o custo computacional de simulações CFD de escoamentos pistonados verticais
Title Alternative: Um método para reduzir o custo computacional de simulações CFD de escoamentos pistonados verticais
Author: Garcia, Matheus Martinez, 1994-
Advisor: Castro, Marcelo Souza de, 1986-
Abstract: Resumo: Essa tese descreve as principais características de escoamentos pistonados verticais, cobrindo sua física e modelos mecanicistas. O comprimento de entrada do padrão foi identificado como a principal causa do alto custo computacional de simulações CFD de padrões pistonados, e uma metodologia para reduzir o domínio computacional de simulações de escoamentos pistonados contínuos é proposto. A abordagem é baseada na conservação de massa e usa dados experimentais (ou correlações) para o fechamento do modelo. As simulações foram realizadas no software OpenFOAM utilizando o solver multiphaseEulerFoam, e o modelo k-? foi adotado para emular os efeitos de turbulência. A metodologia foi desenvolvida para permitir a simulação de escoamentos pistonados em dutos longos, como as tubulações encontradas na extração de petróleo. Ela foi desenvolvida pensando nas regiões da tubulação longe da zona de extração (entrada), e é baseada nas medidas de fração de vazio e de velocidade de mistura nas regiões de interesse, obtidas utilizando um sensor ultrassônico, por exemplo. Os resultados obtidos foram comparados com valores experimentais indicando um sucesso na abordagem, com uma redução de até 50% na distância necessária para o desenvolvimento do padrão de escoamento pistonado

Abstract: This thesis describes the main features of vertical slug flows, covering its physics and mechanistic models. The entrance length of the flow pattern was identified as the main source of the high computational cost of slug flow CFD simulations, and a methodology to reduce the computational domain required for the simulation of continuous slug flow is proposed. The approach is based on the conservation of mass and uses experimental data (or correlations) as closure to the model. The simulations were carried out in the OpenFOAM package, using the multiphaseEulerFoam solver, with the standard k-? model being used to emulate the turbulent effects. The methodology was developed to allow the simulation of slug flows in long ducts, as in the pipelines found in the petroleum extraction. It was developed thinking about the regions of the pipe that are far away from the extraction zone, and it is based on the measurement of the void fraction and of the mixture velocity in the regions of interest, obtained using an ultrasonic sensor, for instance. The obtained results were compared to experimental values indicating a success in the approach, with a reduction of up to 50% of the distance required to the development of the slug flow pattern
Subject: Escoamento bifásico
Escoamento multifásico
Fluidodinâmica computacional (CFD)
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: GARCIA, Matheus Martinez. A method to reduce the computational cost of CFD simulations of vertical slug flows: Um método para reduzir o custo computacional de simulações CFD de escoamentos pistonados verticais. 2018. 1 recurso online (128 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

Files in This Item:
File SizeFormat 
Garcia_MatheusMartinez_M.pdf2.68 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.